RU2096586C1

RU2096586C1 - Valving device for bore-holes

Info

Publication number: RU2096586C1
Application number: RU96101604A
Authority: RU
Inventors: М.Х. Аминев; Д.Б. Поляков; Р.А. Шаймарданов; Г.А. Зарипов; И.В. Порошков
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Лифт Ойл"
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: oil production industry. SUBSTANCE: this is used in operation of oil wells and it ensures stabilization of preset dynamic level in wells equipped with deep well pump. Device has body with inlet and outlet holes and sealing members. Installed inside body is bellows chamber which is connected with rod having locking member. Rod is inserted through seat hole. Locking member is located at seat side which is opposite to bellows chamber. Area of annular bore cross-section between seat and rod is larger than summed cross-sectional area of holes and less than summed cross-sectional area of outlet holes. EFFECT: high efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для поддержания заданного динамического уровня в скважинах, оборудованных погружными насосами, а также для ускоренного вывода скважины на оптимальный режим работы после запуска насосной установки. The invention relates to the oil industry and can be used to maintain a given dynamic level in wells equipped with submersible pumps, as well as to accelerate the conclusion of the well to the optimal operating mode after starting up the pumping unit.

Известны клапанные устройства для буровых скважин, содержащие корпус с входными и выходными отверстиями и уплотнительными элементами, установленные внутри корпуса сильфонную камеру, связанную со штоком и запорным органом, и седло с проходным отверстием. Known valve devices for boreholes, comprising a housing with inlet and outlet openings and sealing elements mounted inside the housing, a bellows chamber associated with a rod and a locking member, and a saddle with a through hole.

Конструкция этих устройств не позволяет использовать из для поддержания заданного динамического уровня в скважинах, оборудованных погружными насосами, и для ускоренного вывода таких скважин на оптимальный режим работы после запуска насосной установки. The design of these devices does not allow the use of to maintain a given dynamic level in wells equipped with submersible pumps, and to accelerate the conclusion of such wells to the optimal operating mode after starting up the pumping unit.

Технический результат, обеспечиваемый описываемым изобретением, заключается в стабилизации заданного динамического уровня в скважинах, оборудованных погружными насосами. Для этого в клапанном устройстве, содержащем корпус с входными и выходными отверстиями и уплотнительными элементами, установленные внутри корпуса сильфонную камеру, связанную со штоком и запорным органом, и седло с проходным отверстием, шток пропущен через отверстие седла, а запорный орган расположен с противоположной по отношению к сильфонной камере стороны седла, при этом площадь S_k кольцевого проходного сечения между седлом и штоком больше суммарной площади S₁ выходных отверстий и меньше суммарной площади S₂ выходных отверстий: S₁ < S_k < S₂.The technical result provided by the described invention is to stabilize a given dynamic level in wells equipped with submersible pumps. To this end, in a valve device comprising a housing with inlet and outlet openings and sealing elements installed inside the housing, a bellows chamber connected to the stem and a locking member, and a saddle with a through hole, the stem is passed through the opening of the seat, and the locking member is located opposite to to the bellows chamber of the side of the saddle, while the area S _{k of the} annular bore between the saddle and the stem is greater than the total area S _{1 of the} outlet openings and less than the total area S _{2 of the} outlet openings: S ₁ <S _k <S ₂ .

На чертеже схематически изображено в закрытом состоянии описываемое клапанное устройство в разрезе. The drawing schematically shows in the closed state the described valve device in section.

Оно содержит корпус 1 с входными 2 и выходными 3 отверстиями, а также с уплотнительными элементами 4. Внутри корпуса 1 расположены сильфонная камера 5, связанная со штоком 6 и запорным органом 7. Шток 6 пропущен через отверстие седла 8, в результате чего запорный орган 7 расположен с противоположной по отношению к сильфонной камере 5 стороны седла 8. Сильфонная камера 5 снабжена узлом зарядки 9. Площадь S_k кольцевого проходного сечения между седлом 8 и штоком 6 больше суммарной площади S₁ входных отверстий 2 и меньше суммарной площади S₂ выходных отверстий 3.It contains a housing 1 with inlet 2 and outlet 3 openings, as well as with sealing elements 4. Inside the housing 1 there is a bellows chamber 5 connected to the stem 6 and the locking member 7. The stem 6 is passed through the opening of the seat 8, resulting in the locking member 7 located on the side opposite to the bellows chamber 5 of the saddle 8. The bellows chamber 5 is equipped with a charging unit 9. The area S _{k of the} annular cross-section between the saddle 8 and the stem 6 is larger than the total area S _{1 of the} inlet holes 2 and less than the total area S _{2 of the} outlet openings version 3.

Клапанное устройство работает следующим образом. После зарядки сильфонной камеры 5 рабочим газом расчетного давления P_з.с. и установки клапанного устройства в скважине над погружным насосом, давление столба жидкости P_к.пр. в кольцевом пространстве скважины действует на сильфонную камеру, а давление столба жидкости P_тр в насосно-компрессорных трубах действует на запорный орган 7 штока 6. При работе насосной установки, когда ее производительность превышает скорость поступления жидкости из пласта в ствол скважины, динамический уровень в кольцевом пространстве скважины начинает снижаться, тем самым снижается давление P_к.пр., действующее на сильфонную камеру. Когда динамический уровень станет ниже расчетного, давление, действующее на сильфонную камеру 5, оказывается меньше давления зарядки (P_к.пр. < P_з.с.), и сильфонная камера растягивается, действуя через шток 6 на запорный орган 7, который открывает кольцевое проходное сечение седла 8. Жидкость из насосно-компрессорных труб через входные отверстия 2, кольцевое пространство между штоком 6 и отверстием седла 8 и через выходные отверстия 3 попадает в кольцевое пространство скважины, в результате чего падение динамического уровня прекращается и начинается его рост. Выполнение условия S₁ < S_k < S₂ позволяет после открытия кольцевого прохода данного сечения иметь в полости корпуса данного устройства давление, равное давлению в кольцевом пространстве скважины. Тем самым, исключается действие давления столба жидкости в насосно-компрессорных трубах на процесс закрытия клапанного устройства, способствуя поддержанию заданного динамического уровня в скважине. При достижении расчетной величины динамического уровня в скважине, а следовательно и давления столба жидкости на сильфонную камеру 5, эта камера сжимается и через шток 6 запорным органом 7 перекрывает проходное сечение седла 8.The valve device operates as follows. After charging the bellows chamber 5 with a working gas of the design pressure P _s.s. and installation of the valve device in the well above the submersible pump, the pressure of the liquid column P _k.pr. in the annular space of the well acts on the bellows chamber, and the pressure of the liquid column P _Tr in the tubing acts on the shutoff member 7 of the rod 6. When the pump installation, when its productivity exceeds the rate of fluid flow from the reservoir into the wellbore, the dynamic level in the annular the space of the well begins to decrease, thereby reducing the pressure P _K. acting on the bellows chamber. When the dynamic level becomes lower than the calculated one, the pressure acting on the bellows chamber 5 is less than the charging pressure (P _c.p. <P _s.s. ), and the bellows chamber is stretched, acting through the rod 6 on the locking element 7, which opens the annular the cross section of the seat 8. The fluid from the tubing through the inlet 2, the annular space between the stem 6 and the bore of the saddle 8 and through the outlet 3 enters the annular space of the well, as a result of which the dynamic level drop stops and starts aetsya its growth. The fulfillment of the condition S ₁ <S _k <S ₂ allows, after opening the annular passage of a given section, to have a pressure in the cavity of the casing of this device equal to the pressure in the annular space of the well. This eliminates the effect of the pressure of the liquid column in the tubing on the closing process of the valve device, helping to maintain a given dynamic level in the well. Upon reaching the calculated value of the dynamic level in the well, and therefore the pressure of the liquid column on the bellows chamber 5, this chamber is compressed and through the rod 6 by the locking member 7 blocks the passage section of the seat 8.

При последующем снижении динамического уровня в скважине цикл повторяется. Следовательно, описанное клапанное устройство осуществляет стабилизацию динамического уровня в скважинах, оборудованных погружными насосами. With a subsequent decrease in the dynamic level in the well, the cycle repeats. Therefore, the described valve device stabilizes the dynamic level in wells equipped with submersible pumps.

Баланс сил, действующих на сильфонную камеру 5 клапанного устройства в закрытом и открытом состоянии, описывается следующими выражениями:
P_з.с.• S_эф.с.≅ P_к.пр. [S_эф.с.-(S_к+S_шт)]+P_тр(S_к+S_шт)
(в закрытом состоянии), и
P_з.с.• S_эф.с.≥ P_к.пр.•S_эф.с., отсюда P_з.с. ≥P_к.пр.
(в открытом состоянии).The balance of forces acting on the bellows chamber 5 of the valve device in the closed and open state is described by the following expressions:
P _s.s. • S _eff. ≅ P _K. [S _eff. - (S _to + S _pcs )] + P _tr (S _to + S _pcs )
(closed), and
P _s.s. • S _eff. ≥ P _K. • S _eff. , hence P _s.s. ≥P _K.
(open).

Здесь S_эф.с. эффективная площадь сильфонной камеры, S_шт - площадь поперечного сечения штока.Here S _eff. effective area of the bellows chamber, S _pc - cross-sectional area of the rod.

При использовании настоящего изобретения появляется возможность регулирования темпов отбора жидкости из скважины без смены погружного насоса при изменении приточных характеристик продуктивного пласта; кроме этого, существенно сокращаются сроки вывода скважин на оптимальный режим работы с погружными насосами и уменьшается вероятность отказа глубиннонасосного оборудования. When using the present invention, it becomes possible to control the rate of fluid withdrawal from the well without changing the submersible pump when changing the supply characteristics of the reservoir; in addition, the time required for bringing wells to the optimal operating mode with submersible pumps is significantly reduced and the likelihood of failure of the deep pump equipment is reduced.

Claims

A valve device for boreholes equipped with submersible pumps, comprising a housing with inlet and outlet openings and sealing elements, a bellows chamber connected to the stem with a locking member and a saddle with a through hole installed inside the housing, characterized in that the stem is passed through the holes of the saddle, and the locking body is located on the opposite side of the saddle with respect to the bellows chamber, while the area of the annular cross-section between the saddle and the stem is larger than the total area of the input holes growth and less than the total area of the outlet openings.